双因素制约 Intel摩尔定律将何去何从

2012-10-21 18:15:01来源: 电子产品世界

   如果你从事IT工作,那么你就应该听过摩尔定律,其一直推动着英特尔的芯片以稳步的节奏向前发展。摩尔定律是由Intel名誉董事长戈登·摩尔经过长期观察得出的结论,是指集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。后来摩尔定律被引入到其他高科技行业,用来形容技术快速发展带来的性能提高。

 

摩尔定律的诞生及发展:

1965年,戈登·摩尔为准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告整理了一份观察资料。在开始绘图数据时,发现了一个惊人的趋势,每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量,每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18-24个月内。如果这个趋势继续的话,计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。

世界上第一颗处理器在1970年英特尔诞生。当时这颗命名为4004的处理器采用的是10微米的制作工艺,内部当时仅集成2250个晶体管,处理器主频仅为0.74MHz,只能进行简单的4位运算。这一处理器的出现,揭开了英特尔统治处理器市场的篇章,一直到如今,英特尔都是处理器市场上的霸主。

40多年以来,摩尔定律一直敦促着处理器不断发展,从当初的4004的0.74MHz,到奔腾4的3.08GH在,英特尔不断刷新著频率的极限,而为了解决执行效率低下功耗大的问题,英特尔又转向多核心处理器研发方面。在2005年4月,英特尔推出了首款用于桌面PC的奔腾D双核处理器,标志着英特尔已经开始了多核化步伐,多核技术成为英特尔之后的主要发展方向。

两个核心共享前端总线,带宽并没有提升,并且功耗相对单核至强也并没有降低。可以说从Paxville上没有太多的创新和优势。但英特尔在多核处理器上的步伐并没有停滞,在这里我们不得不提到英特尔的“Tick-Tock”,即摆钟式发展步调,每隔两年就会推出新的制程技术,然后隔年推出新的微构架。

 

 

英特尔“Tick-Tock”

英特尔遵循着Tick-Tock发展战略,在多核技术上稳步的进步着更新换代。很快英特尔就进入到了65、45、32纳米时代。目前,Intel的面向桌面PC的处理器酷睿i7的最大核心能够达到8核心。面向服务器市场的至强E7处理器最高核心数量已经达到10核心设计,让处理器的性能大幅提高。这些都是摩尔定律的促进作用!

制约摩尔定律的因素

摩尔定律已经问世40多年。人们不无惊奇地看到半导体芯片制造工艺水平以一种令人惊讶的速度提升。但人们不禁想问:摩尔定律能促进推出性能更强的芯片,但这种令人难以置信的发展速度会无止境地持续下去吗?

只要通过简单的逻辑推理就可以知道:芯片上元件的几何尺寸总不可能无限制地缩小下去,这就意味着,总有一天,芯片单位面积上可集成的元件数量会达到极限。业界已有专家预计,芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓。一般认为,摩尔定律能再适用10年左右。其制约的摩尔定律发展因素有两个,一是技术另一个是经济。

 

 

技术制约因素

从技术的角度看,随着硅片上线路密度的增加,其复杂性和差错率也将呈指数增长,同时也使全面而彻底的芯片测试几乎成为不可能。

芯片单位面积上可集成的元件数量会达到极限,这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化,致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作,摩尔定律也就要走到它的尽头了。

经济制约因素

从经济的角度看,正如上述摩尔第二定律所述,目前是20-30亿美元建一座芯片厂,线条尺寸缩小到0.1微米时将猛增至100亿美元,比一座核电站投资还大。这种费用已经使越来越多的芯片厂商推出了发展的行列。

而且即使作为英特尔这样的巨头,花费如此巨大的资金投入而为了追求性能的提高并不具有实际的意义,摩尔定律的收益会随着工艺的难度上升而递减,着也大大增加了研究的难度。

然而,也有人从不同的角度来看问题。有人也认为,摩尔定律实际上是关于人类信念的定律,当人们相信某件事情一定能做到时,就会努力去实现它。摩尔当初提出他的观察报告时,他实际上是给了人们一种信念,使大家相信他预言的发展趋势一定会持续。

毫无疑问,摩尔定律对整个世界意义深远。在回顾40年来半导体芯片业的进展并展望其未来时,信息技术专家们说,在今后几年里,摩尔定律可能还会适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限,芯片发热等副作用逐渐显现,电子的运行也难以控制,半导体晶体管将不再可靠。摩尔定律肯定不会在下一个40年继续有效。摩尔定律寿终正寝是不能改变的事实,只不过是时间上的问题。

关键字:因素  制约

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2012/1021/article_9649.html
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